上一節(jié)已了解類的cache結(jié)構(gòu)和插入操作柴梆。但是有幾個(gè)問題：
- 1. 何時(shí)
插入緩存偷办？ - 2. 緩存
讀取機(jī)制是怎樣盆赤？
現(xiàn)在開始探索之旅
1. 探索插入操作
2. 介紹Runtime
3. 了解方法的本質(zhì)
4. objc_msgSend解析
1. 探索插入操作
我們從insert開始尋找誰(shuí)在調(diào)用它
- 在objc4源碼下搜索
->insert(（c++的調(diào)用方式->）
- 發(fā)現(xiàn)
cache_fill調(diào)用了它搓译，我們繼續(xù)搜索cache_fill:
我們發(fā)現(xiàn)措伐，在緩存寫入之前烙懦，我們需要先知道：
-
給誰(shuí)進(jìn)行寫入（objc_msgSend） -
寫入內(nèi)容是什么（cache_getImp）
到這里铺韧，我們必須引出OC非常重要的機(jī)制：Runtime運(yùn)行時(shí)
2. 介紹Runtime
?? Objective-C Runtime Programming Guide，此文檔
不再更新蟹略，適合初步了解Runtime
2.1 什么是Runtime
- Runtime是一個(gè)由
C登失、C++、匯編混合開發(fā)的API庫(kù)挖炬，它將程序的一些決定性工作從編譯器推遲到運(yùn)行期揽浙，使得OC語(yǔ)言具備動(dòng)態(tài)特性。內(nèi)部使用消息機(jī)制進(jìn)行通信意敛。
2.2 什么是運(yùn)行時(shí)? 什么是編譯時(shí)馅巷？
-
編譯時(shí)：編譯器將源代碼翻譯成機(jī)器能識(shí)別的代碼。這是一個(gè)靜態(tài)操作草姻，并不會(huì)把代碼寫入內(nèi)存中進(jìn)行運(yùn)行钓猬。
- 編譯過(guò)程中，會(huì)
分析語(yǔ)法是否正確撩独。- 編譯時(shí)提示的
error敞曹、warning都是編譯時(shí)錯(cuò)誤- 編譯過(guò)程檢查就叫
編譯時(shí)類型檢查或靜態(tài)類型檢查
-
運(yùn)行時(shí): 將代碼裝載入內(nèi)存中账月，讓代碼運(yùn)行起來(lái)
- 代碼在
裝載入內(nèi)存之前，只是個(gè)"死家伙"澳迫，靜靜地趴在磁盤中局齿。只有載入內(nèi)存，才是"活的"橄登。運(yùn)行時(shí)類型檢查與前面所說(shuō)的編譯時(shí)類型檢查(或叫靜態(tài)類型檢查)不一樣抓歼，它不是簡(jiǎn)單的掃描代碼，而是在內(nèi)存中做些操作拢锹，做些判斷谣妻。(是動(dòng)態(tài)活動(dòng)的)
例如一個(gè)函數(shù)，只聲明面褐，未實(shí)現(xiàn)拌禾。 command+B編譯時(shí)不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是command+R運(yùn)行時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)展哭。
2.3 Runtime版本
-
Runtime有兩個(gè)版本湃窍，Legacy（早期版本） 和Modern(現(xiàn)行版本)
早期版本:Objective-C 1.0，用于32位的Mac OS X的平臺(tái)上匪傍，實(shí)例變量發(fā)生改變后您市，需要重新編譯其子類。現(xiàn)行版本:Objective-C 2.0役衡，用于iPhone程序和Mac OS X v10.5及以后的系統(tǒng)中的64 位程序茵休，實(shí)例變量發(fā)生改變后，不需要重新編譯其子類手蝎。
2.4 運(yùn)行時(shí)讓OC具備多態(tài)特性
OC的運(yùn)行時(shí)機(jī)制：將
數(shù)據(jù)類型的確定由編譯時(shí)榕莺，推遲到運(yùn)行時(shí)。OC的這種運(yùn)行時(shí)機(jī)制使對(duì)象的類型及對(duì)象的屬性和方法在運(yùn)行時(shí)才能確定棵介。多態(tài):不同對(duì)象以自己的方式響應(yīng)相同的消息的能力叫做多態(tài)
例如：
自然界中的人類（Person）都有一個(gè)相同的方法-sing钉鸯，男人（Man）類屬于人類，女人（Wonan）類也屬于人類邮辽，都繼承了人類后唠雕，會(huì)實(shí)現(xiàn)各自的-sing方法。但是自然界中男人和女人的sing的風(fēng)格又不一樣吨述，男人唱的豪邁岩睁，女人唱的委婉，但都繼承了person唱的能力揣云，這就是多態(tài)的現(xiàn)象捕儒。
也就是不同的對(duì)象以自己的方式響應(yīng)相同消息的能力叫多態(tài)。 也可以說(shuō)運(yùn)行時(shí)機(jī)制是多態(tài)的基礎(chǔ)邓夕。
描述參考??： 碼上江湖
2.5 Runtime的三種調(diào)用
-
oc代碼調(diào)用刘莹、framework調(diào)用 亿笤、RuntimeAPI調(diào)用
image.png
2.6 探索runtime
先準(zhǔn)備好靜態(tài)資源的，咱們才能動(dòng)態(tài)起來(lái)栋猖。所以先獲取compiler層文件。
- 測(cè)試代碼：
@interface HTPerson : NSObject
- (void)sayHello;
@end
@implementation HTPerson
- (void)sayHello{
NSLog(@"%s",__func__);
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
HTPerson *p = [HTPerson alloc];
[p sayHello];
}
return 0;
}
-
clang靜態(tài)編譯main.m文件:clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
我們發(fā)現(xiàn)汪榔，所有OC方法蒲拉，不管是類方法alloc，還是實(shí)例方法sayHello都是調(diào)用了objc_msgSend發(fā)送消息痴腌。
調(diào)用格式:
objc_msgSend： (消息接收者, 消息主體)嘗試手動(dòng)使用
objc_msgSend執(zhí)行方法：
- 導(dǎo)入頭文件
#import <objc/message.h>- 手動(dòng)
關(guān)閉運(yùn)行時(shí)的編譯警告:buildSetiing->Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls->設(shè)置為No- 加入測(cè)試代碼
objc_msgSend(p, sel_registerName("sayHello"));- 打印查看：
image.png
崩潰暫時(shí)不理會(huì)雌团，我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)sayHello打印成功了
3. 了解方法的本質(zhì)
我們知道，方法的本質(zhì)就是一個(gè)方法名和對(duì)應(yīng)的函數(shù)代碼士聪。
OC中锦援，我們使用執(zhí)行對(duì)象+函數(shù)名進(jìn)行函數(shù)調(diào)用 （例如：[person sayHello]）。內(nèi)部完整的調(diào)用流程是：
objc_msgSend發(fā)送消息（class sel） -> 通過(guò)sel（方法編號(hào)）找到imp(函數(shù)指針地址) -> 找到函數(shù)內(nèi)容
- 第一步： 發(fā)送消息我們有三種API調(diào)用方法(
oc代碼調(diào)用剥悟、framework調(diào)用 灵寺、RuntimeAPI調(diào)用)- 第三步：可直接 從
函數(shù)指針地址讀取函數(shù)內(nèi)容。
上述流程区岗，我們唯一不知道的就是系統(tǒng)如何通過(guò)sel（方法編號(hào)）找到imp(函數(shù)指針地址)略板？
4. objc_msgSend解析
了解sel如何找到imp就是探究 objc_msgSend內(nèi)部機(jī)制。
函數(shù)的調(diào)用是極其頻繁的慈缔，所以對(duì)
性能的要求非常高叮称。objc_msgSend使用匯編進(jìn)行編寫。imp的查找分為2個(gè)階段藐鹤，快速查找（緩存cache中瓤檐，匯編編寫）和慢速查找(方法列表methodTable中，c和c++編寫)娱节，今天先介紹快速查找
接下來(lái)的知識(shí)挠蛉，需要大家先熟悉cache_t的結(jié)構(gòu)
匯編查找函數(shù)的流程: 從指定類開始->定位cache->定位buckets->哈希運(yùn)算獲取首次位置->循環(huán)尋找位置->返回imp或null
打開
objc4源碼，搜索objc_msgsend括堤，我們選擇arm64真機(jī)環(huán)境進(jìn)行探索(其他環(huán)境也是類似邏輯)碌秸。找到
objc_msgSend入口：
-
初始化數(shù)據(jù)， 從receiver中讀取isa中的類悄窃。
image.png 當(dāng)前
objc-msg-arm64.s匯編文件中搜索CacheLookup讥电，找到.macro CacheLookup定義處：
- 如果
匹配sel成功,調(diào)用Cachehit命中緩存流程, 返回找到的imp
-
如果
匹配失敗，觸發(fā)CheckMiss和JumpMiss流程, 告知外部Cache中未找到imp
image.png 未找到
imp時(shí)轧抗，進(jìn)入__objc_msgSend_uncached流程恩敌，搜索__objc_msgSend_uncached：
- 發(fā)現(xiàn)
緩存找不到后，進(jìn)入方法列表去查找横媚。 搜索MethodTableLookup：
- 跳轉(zhuǎn)
_lookUpImpOrForward纠炮，進(jìn)入慢速查找階段月趟。
奉上完整流程
下一節(jié)： OC底層原理十三: objc_msgSend(方法慢速查找）
